1、新型燃氣節能梭式窯設備的性能及特點
新型燃氣節能梭式窯它具有占地少、投資少、保溫性能良好、節約能源、窯內溫差小、氣氛壓力溫度均勻、易于操作且對環境無污染等優點。
窯爐結構包括窯門、火膛、爐床、煙囪四個部分,作品就放在爐床里。窯爐內有效尺寸即爐床的長×寬×高。有效容積可根據教學和創作的需要分為三個級別,大窯1.0~2.0m3(教學集體燒成使用);中窯0.5~0.8m3(創作燒成使用);小窯0.1~0.3m3(實驗教學和實驗創作使用)。窯爐內襯全是230mm厚的高鋁輕質磚,外側是硅酸鋁纖維,厚度60~80mm。煙囪位于窯體后部上方為不銹鋼材質。燃料為液化石油氣,利用液化水浴裝置供熱進行燃氣汽化。產品運載方式由窯車運載,窯具為碳化硅質棚板和支柱。
2、新型燃氣節能梭式窯的燒成原理及操作
陶瓷工藝方面就重要性來說,可以分為“一燒,二土,三制作”,從某種意義來說燒窯是何等重要。燒成的方法大體分為氧化焰燒成和還原焰燒成兩種。氧化焰燒成即是在燒制過程中,窯內一直都是充分的氧氣燃燒,直至最后燒成。還原焰燒成是當窯內溫度上升至950~1000度左右之后,通過調整燃料供給量及燃燒器的風門,使窯內的助燃空氣相對燃料供給不足。藝術陶瓷的燒成經常因為裝飾要求的不同,而有不同的燒成次數和燒成方法。
2.1、裝窯
裝窯之前,應首先按照坯體的高度和大小進行歸類,并準備好所需的棚板和支柱。棚板的擺放通常是采用三點支撐,有時也可以采用四點,但穩定性較差,可以墊粘土球或鋁粉找平。棚板之間及棚極與窯壁間要留有適當的空隙,有助于熱能的流通。
裝窯時坯體應按“上緊下松”的原則裝入窯車,這樣有利于減小窯內的溫差。每塊棚板均需擺放平穩后方可將坯體放置其上,以免造成窯壁或坯體變形。“上緊下松”原則,一般是造型單純的小件坯體放在底高盤類敞口的器物置于中間;大件坯體放在上層。在同一層面上,外形較大的坯體先放,小件坯體填空位。
2.2、燒成制度的制定
窯爐的燒成制是根據坯釉料的組成和性質、坯體的形狀、大小和厚薄,以及窯爐結構、裝窯方法、燃料種類等因素確定的。
日用瓷窯爐的燒成制度主要包括溫度制度,氣氛制度和壓力制度。這三個制度之間互相影響,密切關聯。溫度和氣氛根據不同產品的不同要求而確定,壓力制度則是保證溫度制度和氣氛制度實現的條件,這三個制度通過合理的燃料輸入(調控入窯的燃料輸入閥、風門大小等)以及排煙量(煙囪閘板控制調節)并結合燒成時間和裝窯方式等參數的合理配合來實現的。
溫度制度包括升溫速度、燒成溫度和保溫時間長短以及冷卻速度快慢等參數。不同類別的產品有不同的溫度制度要求,燒窯前應先確定燒成制度然后再進行燒成操作。
對陶瓷藝術作品而言影響作品性能的主要因素是燒成溫度和氣氛,壓力制度旨在保證合理燒成制度的實現。燒成制度對顏色釉瓷來說顯得十分重要,尤其是掌握合理的燒成氣氛,能使顏色釉呈色更為優良,達到理想的顏色效果。
2.3、燒成過程原理及操作
由于陶藝作品制作時采用的坯釉不同以及所需要的效果不同,窯爐的燒成操作過程也不會相同,無法一一列舉,現僅以景德鎮常見的高溫還原燒成操作為例說明。在此類燒成中一般可將整個過程分為如下六個階段:
I. 低溫水分蒸發期(點火-300℃左右):點火一般應遵循“先里后外”和“火等氣”原則。先將*窯門邊的燒嘴風門調小,再開啟燒嘴的進氣閥門,即可在燒嘴口上用明火點燃噴火,順次開一閥門點一燒嘴(若開始時升溫太快可隔一根點一根)。此階段為預熱階段,主要是排除殘留水分。根據坯體的大小及干濕不同,升溫速度要求也不一樣,坯體大或濕則升溫速度應相對較慢,反之則可稍快。對于普通干燥良好的坯體應注意均勻緩慢升溫,升溫速度控制在2~3℃/分鐘,此階段一般持續約2小時。若升溫過急,容易產生坯體變形或??選?
II. 氧化分解期(300℃-1000℃左右):坯體在這階段里主要是排除結構水、有機物進行氧化燃燒,碳酸鹽進行分解,升溫也不能過急,升溫速率應控制在2~4℃/分鐘左右,此整個階段一般需持續3小時左右。如太快則可能因坯體氧化不完全形成坯體或釉面針孔等缺陷。在此階段燒嘴全部點燃,窯門須關緊,煙囪閘門隨燃料的的增加而逐漸拉開,使窯內維持一定負壓。當窯內溫度達到980~1000℃左右時需進行強氧化保溫,以確保碳素及有機物充分氧化,并可使窯內上下溫差縮小以便坯體同時進入還原階段。
III. 高溫強還原期(1000℃-1150℃左右):溫度達到1000℃時進行強還原操作,此階段需維持1個小時左右,升溫速度控制在1~2℃/分鐘。由強氧化氣氛轉化為強還原氣氛的的溫度把握較為關鍵,此時對應的溫度稱為臨界溫度。臨界溫度的選擇主要根據釉面始熔溫度決定,一般來說臨界溫度在釉面始熔溫度前100~150℃。生產中如果臨界溫度控制偏低,產品因還原過早而氧化不足,容易引起沖泡;臨界溫度控制偏高,產品會因還原過遲而發黃。此時操作是將窯爐燒嘴閥門開大一點,煙囪閘板關小一點,使窯內形成正壓。打開上面火孔使觀火孔噴出的火苗在15~18cm左右為宜。強還原的過程的時間及溫度直接影響顏色釉的發色效果,需要慎重操作。
IV. 高溫弱還原期(1150℃-1290℃左右):此階段需維持約1.5個小時,升溫速度約控制在1~2℃/分鐘。隨著燒成溫度的升高,釉面熔融程度加劇,氣氛對顏色釉的發色影響減弱,可將強還原氣氛轉為弱還原氣氛。此時操作是將窯爐燃氣壓閥門關小點,煙囪閘板開大點,窯內成弱正壓,打開下面觀火孔,噴出火苗在5~8cm左右為宜。
V. 高火保溫期(1290℃-最高燒成溫度):此階段,窯內還原氣氛可更弱些升溫速度調慢,以1℃/分鐘左右為宜。高火保溫主要目的是為了拉平制品及窯爐內部的溫差。從而使產品各部分物理化學反應進行得同樣完全,組織結構趨于均一;使窯內不同部位的產品處于接近相等的受熱條件。此時操作是將窯爐燃氣壓閥門再關小一點,煙囪閘板再開大點,窯內氣壓基本與窯外一致,打開下面看火孔,基本無火苗或一點點火苗。此時一定不能使得窯內氣壓過低而形成負壓導致瓷器被再次氧化。燒成結束時進行熄火操作,熄火時先將氣瓶閥門關上,再依次關閉高壓管閥門,減壓閥前后閥門及所有噴槍閥門,以便將管道內氣體全部排出。
VI. 冷卻降溫期:普通藝術瓷在梭式窯中燒成后一般讓其自然降溫冷卻,但也可以根據具體要求通過窯門和煙囪的閘板來調控冷卻時的快慢。一般來說,900℃以前快速冷卻有利于瓷坯的性能的提高以及釉面的光澤度的增強,緩慢冷卻有利于陶瓷釉面的析晶,可以增加釉面析晶或無光效果。具體操作是,若希望瓷器釉面光亮些可在高溫階段將窯門開大一些,使其急冷一段時間,降至1000℃左右再關閉,令其自然冷卻至100℃左右即可拿出。
3、窯爐實驗室的安全管理及日常維護
日常維護時要根據學校使用梭式窯爐的特點而合理進行管理安排,不可盲目照搬工廠管理模式。學校的窯爐使用頻率一般較工廠低很多,使用間歇期長且不規律。因此要做好平時的檢修維護工作以提高窯爐燒成質量和使用壽命,否則不能及時發現并排除存在的問題而影響正常的教學科研工作。
平時窯爐實驗室要經常注意檢漏,避免窯爐體淋雨而影響窯體的隔熱保溫作用。水浴加熱裝置使用前要注意漏電檢查及防干燒。煤氣輸送管道要進行密封檢查,可在管道內沖氣壓25kpa保壓5分鐘無泄漏即可進行操作。
長久不用后管道內部可能有少許鐵銹脫落沉積,因此在進車燒窯之前,要用錘子等工具輕敲氣管,使管內鐵銹完全脫落,然后點燃所有噴槍,利用氣壓把管道內的鐵銹噴射出來并燃燒,再停火推進窯車,這樣可避免對產品的污染。
點火前窯體需進行冷態檢驗,推窯車前應檢查燒嘴,看燃燒處是否掉入雜物及燒嘴是否歪斜,應及時清理修正,否則會影響燒嘴的正常燃燒,甚至會把窯底和燒嘴燒壞。檢驗供氣系統是否具備供氣條件,窯上檢測儀表(測溫錐、熱電偶及數顯表)是否統調一致,窯內煙道是否暢通,窯車、窯體是否完好,檢驗后方可點火。
4、小結
高溫燃氣梭式窯的操作多取決于生產技術的協調與經驗積累,操作者在實際操作中應結合每個窯的特性進行靈活調節,才能燒出高質量的作品。梭式窯爐所用燃料為石油液化汽,具有易燃易爆和有毒等特性,所以操作和使用不當會給人們的生產和生活帶來一定的損失甚至危及人生安全。學校使用高溫梭式窯進行陶瓷藝術教學和科研的同時,既要注重使用效果,也要注重安全生產。實驗室的建設和管理應以規范安全為重,要由專業的教師或工作人員操作并做好窯爐、窯具、窯車、供氣管道的管理和保養工作。